Java 多线程设计模式 —— Single Threaded Execution

简介

Single Threaded Execution 有时也会被称之为 临界区。表示 临界区 内的代码同一时间内只允许一个线程执行,这个模式是并发编程的基础,对应 Java 中也就是同步代码块 synchronized,或其他显式锁 lock

使用场景

  • 多线程环境
  • 多个线程同时访问的共享资源
  • 这些线程会改变共享资源。

示例

现有票 100 张,分三个窗口售卖,卖完为止。

票类:

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public class Ticket {

private int counter = 100;

public void sell() {
if (counter > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "号窗口卖出:" + this.counter-- + "号票");
} else {
System.out.println("票已卖完");
}
}

}

窗口类:

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public class StationThread extends Thread {

private final Ticket ticket;

public StationThread(String name, Ticket ticket) {
super(name);
this.ticket = ticket;
}

@Override
public void run() {
while (true) {
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
ticket.sell();
}
}
}

测试类:

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public class Main {

public static void main(String[] args) {
Ticket ticket = new Ticket();
new StationThread("S1", ticket).start();
new StationThread("S2", ticket).start();
new StationThread("S3", ticket).start();
}
}

运行结果如下:

image.png

很明显的可以看到,同一张票,被多个窗口同时售卖了,就是因为未对共享资源 Ticket 做保护,导致了这种情况。

解决办法也很简单,给 Ticket 的 sell 方法加上 synchronized 即可。这样就防止了多个窗口同时访问同一张票。

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public class Ticket {

private int counter = 100;

public synchronized void sell() {
if (counter > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "号窗口卖出:" + this.counter-- + "号票");
} else {
System.out.println("票已卖完");
}
}

}

类图

image.png

时序图

image.png

总结

单线程的情况,不需要使用此模式,就好像一个人在家上厕所,不需要锁门一样。

只有当 多线程 同时对 同一个共享资源,在线程中 进行了修改,才需要使用此模式。

且需要注意,对于 共享资源,如果用到了此模式,要保证所有使用他的地方都进行了保护。不然等于你把门锁住了,但窗子没关。